差錯(cuò)控制報(bào)文

第九章差錯(cuò)控制報(bào)文ICMPInternetControlMessageProtocol（RFC792）標(biāo)準(zhǔn)RFC792InternetControlMessageProtocol，1981RFC1256ICMPRouterDiscoveryMessages，19912/1/20232頁(yè)9.1引言IP協(xié)議(網(wǎng)際協(xié)議）只有一種報(bào)文格式－－IP報(bào)文；功能：傳遞上層數(shù)據(jù)；缺乏：應(yīng)付可能出現(xiàn)差錯(cuò)的能力。(哪些差錯(cuò)？)ICMP協(xié)議IP的輔助協(xié)議，所有TCP/IP協(xié)議都必須實(shí)現(xiàn)；為IP提供差錯(cuò)報(bào)告機(jī)制；同時(shí)為其它層（TCP/UDP、應(yīng)用）提供輔助功能。2/1/20233ICMP的位置IGMPICMPIPARPRARP網(wǎng)際協(xié)議層ICMP報(bào)文IP數(shù)據(jù)IP首部幀數(shù)據(jù)幀首部幀尾部2/1/202349.2EffectsofICMPReportIPtransmissionerrorWhenevertheIPpacketwillbediscarded，theICMPdatagramisgenerated.CooperationamongHostsandGatewaysProblemsWhatactionshouldbetaken,IftheerroriscausedbyICMPdatagram?WheretheICMPwillreport?WhatactionshouldbetakenifaentityreceivedaICMPthatreportaerror?2/1/202359.3EncapsulationofICMP45TOSTotalLength1234500TTL1HCSSourceIPAddressDestinationIPAddressICMPdatagramEncapsulatedintodataareaofIPpacketICMPdatagramisdirectlysenttospecifieddest-IPSameunreliableasIPtransmission2/1/202369.3EncapsulationofICMPWhenerroroccurinIPentity，IPentitywillrequesttheICMPentitytosendanICMPdatagramtoreporttheerror.UpperlayerwillalsorequestICMPentitytosendanICMPdatagramtodosomethingICMP網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議1功能調(diào)用協(xié)議接口TCP/UDPx2/1/202379.4ICMP報(bào)文格式Type：ICMP的類(lèi)型Code：類(lèi)型的進(jìn)一步信息CheckSum：報(bào)文校驗(yàn)碼數(shù)據(jù)區(qū)：報(bào)文數(shù)據(jù)信息081631TypeCodeCheckSumICMP數(shù)據(jù)區(qū)ICMP報(bào)文一般格式2/1/20238類(lèi)型代碼-----（見(jiàn)教材P90）TypeDescription0EchoResponse3DestinationUnreachable4SourceQuench5Redirection8EchoRequest9RouterAdvertisement10RouterSolicitation11DatagramTimeout（TTL＝0)12DatagramParameterError13TimestampRequest14TimestampResponse15InformationRequest（outofdate）16InformationResponse（outofdate）17AddressMaskRequest18AddressMaskResponse可達(dá)性測(cè)試報(bào)告無(wú)法找到目的抑制源站發(fā)送路由已發(fā)生改變路由器間協(xié)調(diào)過(guò)長(zhǎng)路由報(bào)文格式錯(cuò)對(duì)時(shí)、時(shí)間同步掩碼維護(hù)2/1/202399.5ICMP產(chǎn)生與處理測(cè)試可達(dá)性：Echo路由問(wèn)題：目的站不可達(dá)、路由重定向路由器間協(xié)調(diào)：通告、請(qǐng)求擁塞控制：源站抑制過(guò)長(zhǎng)路由、報(bào)文格式錯(cuò)時(shí)間同步掩碼維護(hù)2/1/2023109.5.1可達(dá)性測(cè)試測(cè)試是否可達(dá)目的站的有效工具。IPICMPPing應(yīng)用TCPUDPIPICMP請(qǐng)求/響應(yīng)0or80校驗(yàn)和報(bào)文標(biāo)識(shí)符（整數(shù)）順序號(hào)可選數(shù)據(jù)2/1/2023119.5.2目的站不可達(dá)不可達(dá)有多種可能性IP在投遞數(shù)據(jù)報(bào)，出現(xiàn)無(wú)法投遞時(shí)，則丟棄報(bào)文，并產(chǎn)生ICMP報(bào)文，通知源站Code部分指出出錯(cuò)原因IP報(bào)文首部和IP數(shù)據(jù)供源站分析出錯(cuò)的情況3(0-12)校驗(yàn)和0x00000000IP報(bào)文首部＋I(xiàn)P數(shù)據(jù)前64bit2/1/202312不可達(dá)出錯(cuò)原因CodeDescription0網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)：如路由出現(xiàn)暫時(shí)中斷1主機(jī)不可達(dá)：如主機(jī)或線路出現(xiàn)暫時(shí)故障2協(xié)議不可達(dá)：目的站中未建立指定的SAP3端口不可達(dá)：TCP、UDP未建立的Port號(hào)4分片問(wèn)題：報(bào)文不分片，但遇到小的MTU5源路由失?。簢?yán)格源路由不連續(xù)，等6目的網(wǎng)絡(luò)未知：選路表中無(wú)此路由項(xiàng)7目的主機(jī)未知：如發(fā)現(xiàn)目的IP是主機(jī)號(hào)全0的地址8源主機(jī)被隔離9與目的網(wǎng)絡(luò)的通信被禁止10與目的主機(jī)的通信被禁止11使用給定的服務(wù)類(lèi)型，則網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)：如低時(shí)延12使用給定的服務(wù)類(lèi)型，則主機(jī)不可達(dá)：如高吞吐量2/1/2023139.5.3擁塞和數(shù)據(jù)流控制擁塞的原因機(jī)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量可能比網(wǎng)絡(luò)快不適當(dāng)?shù)穆酚墒沽髁窟^(guò)分集中，超過(guò)信道容量源抑制報(bào)文控制擁塞40校驗(yàn)和0x00000000IP報(bào)文首部＋I(xiàn)P數(shù)據(jù)前64bit源抑制報(bào)文2/1/202314擁塞處理發(fā)送隊(duì)列可以緩解短暫的突發(fā)數(shù)據(jù)否則，只能丟棄報(bào)文，產(chǎn)生源抑制ICMP報(bào)文只能通知源站（why？）通知哪些源站？丟棄算法？（QoS）源站如何處理？減緩發(fā)送速率何時(shí)恢復(fù)發(fā)送速率？逐步增加擁塞控制能力弱，或不起作用（如路由問(wèn)題造成）2/1/2023159.5.4路由改變請(qǐng)求路由器發(fā)現(xiàn)不良路由如：從同一接口接收和轉(zhuǎn)發(fā)IP報(bào)文拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變?cè)斐桑ㄅR時(shí)或永久）通知源站作處理（當(dāng)前路由器無(wú)法處理，why？）主機(jī)對(duì)該請(qǐng)求可能無(wú)能為力RRHICMPRRHICMPR圖A：主機(jī)利用ICMP修改選路表圖B：主機(jī)無(wú)能為力的路由2/1/202316redirection報(bào)文格式Code：Causeofredirection路由器IP地址：IP選路應(yīng)重定向到該地址50～3校驗(yàn)和路由器IP地址IP報(bào)文首部＋I(xiàn)P數(shù)據(jù)前64bitCodeDescription1對(duì)主機(jī)的重定向報(bào)文2對(duì)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)類(lèi)型的重定向報(bào)文3對(duì)主機(jī)和服務(wù)類(lèi)型的重定向報(bào)文2/1/2023179.5.5報(bào)告TTL＝0TTL＝0的可能源站初設(shè)的TTL過(guò)小路由過(guò)長(zhǎng)路由存在環(huán)路Code0＝TTL減到0;1＝分片組裝超時(shí)Tracert利用小的TTL和該報(bào)文實(shí)現(xiàn)路由跟蹤110～1校驗(yàn)和0x00000000IP報(bào)文首部＋I(xiàn)P數(shù)據(jù)前64bit2/1/2023189.5.6時(shí)間同步請(qǐng)求得到其它機(jī)器的時(shí)間，以保持時(shí)間同步無(wú)時(shí)鐘的機(jī)器通過(guò)向其它站點(diǎn)請(qǐng)求獲得當(dāng)前時(shí)間由應(yīng)用層使用的報(bào)文域Type：13=Req；14=Resp時(shí)間單位：ms；時(shí)間起點(diǎn)：格林尼治由于路徑、傳輸，難以得到非常精確的時(shí)間13or140校驗(yàn)和報(bào)文標(biāo)識(shí)（整數(shù)）序號(hào)發(fā)起時(shí)間：報(bào)文發(fā)送時(shí)間接收時(shí)間：收到報(bào)文的時(shí)間發(fā)送時(shí)間：回送響應(yīng)的時(shí)間2/1/2023199.5.7獲取子網(wǎng)掩碼向路由器獲取本地子網(wǎng)的掩碼信息Type：17=Req；18=Resp應(yīng)用供IP協(xié)議軟件使用主機(jī)知道路由器地址時(shí)，可以向路由器發(fā)送請(qǐng)求不知道路由器時(shí)，可廣播發(fā)送，路由器作應(yīng)答17or180校驗(yàn)和報(bào)文標(biāo)識(shí)（整數(shù)）序號(hào)地址掩碼2/1/2023209.5.8參數(shù)問(wèn)題IP報(bào)文格式出錯(cuò)引起的ICMP報(bào)告Code＝0時(shí)，指針指出IP報(bào)文中第幾個(gè)字節(jié)出問(wèn)題Code＝1時(shí)報(bào)告IP報(bào)文缺少要求的選項(xiàng)120～1校驗(yàn)和指針0IP報(bào)文首部＋I(xiàn)P數(shù)據(jù)前64bit2/1/2023219.6ICMP報(bào)文類(lèi)型小結(jié)種類(lèi)TypeDescription差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文3DestinationUnreachable4SourceQuench5Redirection11DatagramTimeout（TTL＝0)12DatagramParameterError查詢(xún)報(bào)文8or0EchoRequestorResponse10or9RouterSolicitationorAdvertisement13or14TimestampRequestorResponse15or16InformationRequestorResponse（outofdate）17or18AddressMaskRequestorResponse2/1/2023229.6ICMP報(bào)文類(lèi)型小結(jié)（續(xù)）ICMP報(bào)文查詢(xún)回送請(qǐng)求或回答地址掩碼請(qǐng)求或回答時(shí)間戳請(qǐng)求或回答路由器詢(xún)問(wèn)或通告差錯(cuò)報(bào)告終點(diǎn)不可達(dá)源站抑制時(shí)間超時(shí)參數(shù)問(wèn)題改變路由不產(chǎn)生差錯(cuò)報(bào)文的情況：1)攜帶差錯(cuò)報(bào)文的數(shù)據(jù)報(bào)；2)非分段數(shù)據(jù)報(bào)的第一個(gè)分段；3)具有多播地址的數(shù)據(jù)報(bào)；4)具有特殊地址的數(shù)據(jù)報(bào)(如：或)。2/1/202323ICMP9.7ICMP軟件包ICMP如何處理發(fā)送和接收ICMP報(bào)文？給出ICMP軟件包：輸入模塊和輸出模塊。輸入模塊輸出模塊ICMP分組(所有類(lèi)型)ICMP分組(回答和通告)ICMP分組(請(qǐng)求、詢(xún)問(wèn)和差錯(cuò))請(qǐng)求（從IP來(lái)）發(fā)送差錯(cuò)報(bào)文IP高層差錯(cuò)報(bào)文的結(jié)果發(fā)送給幾個(gè)協(xié)議回答報(bào)文發(fā)送給請(qǐng)求它們的進(jìn)程請(qǐng)求(從應(yīng)用程序來(lái))發(fā)送查詢(xún)請(qǐng)求(從UDP或TCP來(lái))發(fā)送差錯(cuò)報(bào)文2/1/2023249.7.1輸入模塊（偽碼）接收：從IP層來(lái)的ICMP分組1.若(這個(gè)類(lèi)型是三種請(qǐng)求類(lèi)型中的任何一種)1.創(chuàng)建回答報(bào)文；2.發(fā)送這個(gè)回答報(bào)文。2.若(這個(gè)類(lèi)型是路由器詢(xún)問(wèn)報(bào)文)1.若(這個(gè)站是路由器)2.創(chuàng)建路由器通告報(bào)文；3)發(fā)送個(gè)能通行報(bào)文。3.若(這個(gè)類(lèi)型是三種回答報(bào)文中的一種或路由器通告報(bào)文)1.在分組的數(shù)據(jù)部分提取出信息；2.把提取出的信息交付給請(qǐng)求它的進(jìn)程。4.若(這個(gè)類(lèi)型定義改變路由報(bào)文)1.修改路由表。5.若(這個(gè)類(lèi)型定義差錯(cuò)報(bào)文而不是改變路由報(bào)文)1.把情況通知適當(dāng)?shù)脑磪f(xié)議。6.返回。如何用流程圖表示？如何用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)？2/1/2023259.7.2輸出模塊（偽碼）接收：一個(gè)請(qǐng)求1.若(這個(gè)請(qǐng)求定義了差錯(cuò)報(bào)文) 1.若(這個(gè)要求是禁止的) 1.返回。 2.若(這個(gè)類(lèi)型定義了改變路由報(bào)文) 1.若(這個(gè)站不是路由器) 1.返回。 3.使用這個(gè)類(lèi)型、代碼和IP分組創(chuàng)建差錯(cuò)報(bào)文。2.若(這個(gè)要求定義了請(qǐng)求或詢(xún)問(wèn)報(bào)文) 1.創(chuàng)建請(qǐng)求或詢(xún)問(wèn)報(bào)文。3.發(fā)送這個(gè)報(bào)文。4.返回。2/1/202326本章小結(jié)1.Internet控制報(bào)文協(xié)議(ICMP)發(fā)送5種類(lèi)型的差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文和4對(duì)查詢(xún)報(bào)文，用于支持不可靠的和無(wú)連接的網(wǎng)際協(xié)議(IP)。2.ICMP封裝成IP數(shù)據(jù)報(bào)。3.當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)無(wú)法交付時(shí)，就用目的端不可達(dá)差錯(cuò)報(bào)文發(fā)送給源主機(jī)。4.源端抑制差錯(cuò)報(bào)文是用來(lái)減輕擁塞程度的。5.超時(shí)報(bào)文通知源主機(jī)：1)生存時(shí)間字段的值已下降到零，或2)在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)報(bào)文中的一些分段未能到達(dá)。6.參數(shù)問(wèn)題報(bào)文通知主機(jī)，在數(shù)據(jù)報(bào)的首部字段中出了問(wèn)題。7.發(fā)送改變路由報(bào)文可使主機(jī)中的路由表更加有效。8.回送請(qǐng)求和應(yīng)答報(bào)文用來(lái)測(cè)試兩個(gè)系統(tǒng)之間的連通性。9.時(shí)間戳請(qǐng)求和應(yīng)答報(bào)文能夠確定兩個(gè)系統(tǒng)之間的往返時(shí)間或兩個(gè)系統(tǒng)之間的時(shí)間差。10.地址掩碼請(qǐng)求和應(yīng)答報(bào)文用來(lái)得到子網(wǎng)掩碼。11.路由器詢(xún)問(wèn)和通告報(bào)文允許主機(jī)更新其路由表。12.ICMP檢驗(yàn)和的計(jì)算要用到ICMP報(bào)文的首部和數(shù)據(jù)字段。13.分組Internet搜尋器(ping)是一種應(yīng)用程序，它使用ICMP的服務(wù)來(lái)測(cè)試主機(jī)的可達(dá)性。14.簡(jiǎn)單的ICMP設(shè)計(jì)包括輸入模塊和輸出模塊。輸入模塊處理到來(lái)的ICMP分組，而輸出模塊處理對(duì)ICMP服務(wù)的要求。2/1/202327作業(yè)----（見(jiàn)教材P99）1.設(shè)計(jì)一個(gè)使用ICMP時(shí)間戳報(bào)文同步時(shí)鐘的算法。2.學(xué)會(huì)使用ping、route和tracert(ortraceroute)命令。會(huì)不會(huì)出現(xiàn)ping或tracert超時(shí)，但http可以訪問(wèn)的情況？解釋原因。3.路由器給ICMP報(bào)文的優(yōu)先級(jí)是否應(yīng)該比給正常通信量和高？為什么？4.沒(méi)有哪個(gè)ICMP報(bào)文允許機(jī)器通知源站：傳輸錯(cuò)誤造成到達(dá)的數(shù)據(jù)報(bào)被破壞了。解釋原因。5.ICMP差錯(cuò)報(bào)文是否應(yīng)該包含一個(gè)指明它們何時(shí)發(fā)送的時(shí)間戳？為什么？6.試著ping一個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播地址。有多少計(jì)算回答了？閱讀協(xié)議文檔，判斷對(duì)廣播的請(qǐng)求做出回答究竟是必須的、推薦的、不推薦的還是禁止的？2/1/202328編程練習(xí)1.ICMP軟件包通常使用#define常量來(lái)說(shuō)明不同報(bào)文類(lèi)型的不同代碼。試完成下面的表示本章中所有不同代碼的語(yǔ)句：#define DU_NUR0/*目的端不可達(dá)，網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)*/#define DU_HUR3/*目的端不可達(dá)，主機(jī)不可達(dá)*/……2.ICMP軟件包通常使用struct來(lái)說(shuō)明分組首部的格式。但是，首部的最后4個(gè)字節(jié)對(duì)不同類(lèi)型報(bào)文是特定的。解決這個(gè)問(wèn)題的一種方法是在struct里面使用union語(yǔ)句。試完成下面